廣東
北京時間4月17日，國際頂尖學術期刊《科學》（Science）在線發表了由基因組多維解析技術全國重點實驗室、華大生命科學研究院、中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心、澳大利亞莫納什大學等中外團隊聯合完成的重大突破。
通過對狨猴大腦的深度解析，研究團隊不僅構建了全球首個狨猴全腦單細胞多模態圖譜，還首次發現了靈長類大腦皮層中的Pr-Al對立分子梯度軸。這一發現為認知大腦結構、理解靈長類大腦高級認知功能的生長演化提供了全新理論框架，還統一了學界關于大腦皮層演化近百年的爭議。
Science 官網截圖
構建全球首個
狨猴全腦單細胞多模態圖譜
在以往的腦科學研究中，解剖學、影像學與基因組學往往相對獨立，從各自維度切入，為解讀大腦奧秘提供多元視角。而本研究通過將神經影像學（MRI）與華大自主研發的時空組學技術Stereo-seq、單細胞測序技術深度融合，實現了宏觀的功能監測與微觀的分子解析緊密聯動。
通過MRI，我們可以觀測大腦在執行特定動作（如抓取或思考）時的實時活動情況；而利用時空組學技術Stereo-seq，就能像導航軟件放大實景一樣，精準鎖定這些活動背后對應的細胞類型及其內部的基因表達。通過這種跨尺度、跨學科的整合，研究團隊成功構建了全球首個狨猴全腦單細胞空間轉錄組+神經連接+功能影像的三維整合腦圖譜，實現了分子表達、細胞類型、神經環路、解剖分區與功能網絡的多維度精準對齊，讓研究團隊得以在全腦尺度系統解析皮層構建的底層邏輯。
目前，相關數據已保存至CNGBdb（MCCSTA數據庫https://db.cngb.org/stomics/mccsta/）。
狨猴全腦單細胞多模態圖譜
大腦皮層中
兩種相反的分子梯度
基于這張超高精度腦圖譜，研究團隊發現大腦皮層的組織邏輯遵循一套精密的雙向分子梯度軸。具體來說，研究團隊確定了兩個互為對立的演化錨點：Pr極（初級感覺區，負責接收視覺、聽覺、體感等外界信號）和Al極（古皮層/邊緣皮層，演化上極其古老的區域，如處理嗅覺的區域），在這兩個端點分別有大量基因處于高表達狀態。隨著空間延伸，這些基因的表達強度逐漸減弱，形成兩股相向而行、相互拮抗的分子梯度。
而在兩股分子信號疊加融合的中間地帶，恰恰是靈長類的聯合皮層。這里不僅是人類抽象思維、自我意識與高級決策功能的匯聚點，也是大腦處理復雜信息的中樞。
Pr-Al軸的發現，首次從分子層面回答了靈長類高級聯合皮層從何而來的關鍵問題，成功統一了此前關于大腦皮層演化的“雙起源假說”與“分子錨定假說”。此外，研究證實這種Pr-Al軸不僅存在于大腦皮層，還貫穿了丘腦、紋狀體等全腦核團，形成了一套全腦協同的演化邏輯。
狨猴的Pr-Al index
人類與狨猴聽覺皮層的趨同演化
除了Pr-Al對立分子梯度軸，研究團隊還獲得了一項關于社交的意外發現：雖然獼猴在進化樹上離人類更近，但在聽覺皮層的分子特征上，狨猴反而與人類表現出更高的相似性。
這主要是因為狨猴有著豐富的社會交流行為，會輪流應答、互相學習鳴叫。為了支撐這種高階的溝通需求，狨猴大腦在演化中形成了與人類高度共享的神經分子機制，二者共享大量聽覺?發聲調控相關基因與細胞類型排布模式。這使得狨猴成為了研究人類語言起源、言語發育障礙、社交溝通相關疾病（如自閉癥）的理想動物模型。
人類和狨猴在聽覺皮層有相似的基因表達
本研究不僅終結了雙起源假說與分子錨定假說的近百年爭議，更建立起一套從分子、細胞到核團、網絡和演化的全層級、跨尺度腦構建理論。這一框架有望為自閉癥、精神分裂癥、阿爾茨海默病等腦疾病的診斷與干預提供全新靶點，也為類腦計算架構與人工智能系統勾勒了一份天然的設計藍圖。
在美國和日本的國家級腦計劃中，狨猴都占據核心地位，是解析人類大腦、攻克腦疾病的理想實驗模型。中國團隊首次繪制狨猴腦圖譜，成為“中國腦計劃”的關鍵里程碑成果。從破譯皮層結構到解鎖認知起源，時空組學技術正在助力我們探索生命最復雜的器官，也推動中國在腦演化與腦認知科學領域持續走向國際前沿。
華大生命科學研究院聯合培養博士研究生黃智、聯合培養碩士研究生李生龍，中國科學院腦智卓越中心聯合培養博士研究生楊倩倩、朱曉嘉、研究助理王賀、聯合培養碩士研究生林霽煊為該論文的共同第一作者。華大生命科學研究院副研究員郝世杰，中國科學院腦智卓越中心（神經科學研究所）研究員劉賜融、孫怡迪，澳大利亞莫納什大學生物醫學發現研究所教授Marcello G.P.Rosa為該論文的共同通訊作者。本研究所有研究方案與動物實驗均嚴格遵循相關倫理要求與規定。
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